专利名称：：一种高碳钢车轮制造方法
技术领域：
：本发明属于冶金工业生产的
技术领域：
，涉及铁路车轮的制造技术，更具体地说，本发明涉及一种高碳钢车轮制造方法。
背景技术：
：从国内铁道客车车辆用车轮的标准演变过程看，1988年颁布实施了国家标准《铁路用辗钢整体车轮》(GB8601-88)，适用于我国铁路提速以前、运行速度<80km/h的铁道客车车辆用车轮；1996颁布的《铁路快速客车辗钢整体车轮技术条件》(TB/T2708-1996)替代了GB8601-88，主要适用于我国铁路提速以后，运行速度<160km/h的铁道客车车辆用车轮。这两个标准中常规CL60车轮钢的成分要求是一致的，但是TB/T2708-1996在要求保证轮辋塑性、辐板常温冲击韧性要求不变的前提下，断面硬度值由>255HB提高到(265320)HB；即将修订颁布的新TB中在要求保证轮辋强塑性、断面硬度和辐板常温冲击韧性要求不变的前提下又增加了轮辋在-20°C低温下冲击韧性的要求，且等同于欧洲EN13262-2004中碳质量百分含量<0.60%的要求，可见，我国常规CL60钢车轮的硬度、冲击韧性特别是低温冲击韧性均有了较大的提升。而常规CL60钢车轮的室温组织状态为铁素体一珠光体，这种钢的显著特点是强、硬度的提高会导致冲击韧性的下降，从而降低车轮内部抗裂纹扩展能力，当车轮在服役过程中受到复杂的轮与轨相互作用力的作用时，会对使用安全性能产生不利影响。因此，如何在保持常规CL60钢车轮强、硬度水平不变的前提下，满足标准变化的要求，有效提高车轮的冲击韧性指标，是目前急需解决的一个重要问题。
发明内容本发明所要解决的问题是提供一种高碳钢车轮制造方法，其目的是在保证高碳钢车轮工件的强度、硬度基本不变，显微组织仍为铁素体一珠光体的前提下，有效提高高碳钢车轮轮辋的冲击韧性，保证产品的使用安全。为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为本发明提供的高碳钢车轮制造方法，按工艺顺序，包括1270°C1290°C的高温加热工序、锻压轧制工序、550°C630°C的等温工序、830°C850°C的淬火加热工序、时间为200s士IOs的踏面淬火冷却工序、500°C士10°C的回火工序，在所述的锻压轧制工序之后、等温工序之前，设置预热处理工序，其工艺方法是将经过高温锻压轧制后的高碳钢车轮工件空冷至Al点以下，接着对高碳钢车轮工件进行加热，加热温度为730°C750°C，加热时间为30min40min，使车轮轮辋发生部分奥氏体转变，随后将高碳钢车轮工件炉冷至600°C630°C，然后进行等温工序。所述的高碳钢车轮的材料为0.60%0.63%的高碳碳素车轮钢。所述的经高温锻压轧制的高碳钢车轮工件，在预热处理工序前应将高碳钢车轮工件空冷至600°C650°C，此时高碳钢车轮轮辋已完成珠光体转变。按质量计，所述的高碳钢车轮的材料成分为C0.60%0.63%；Si0.25%0.35%；Mn0.75%0.85%；P彡0.025%；S^0.010%；其余微量。具体地说，所述的高碳钢车轮的材料成分为C0.62%；Si0.30%；Mn0.79%；P0.019%；S0.005%；其余微量。上述技术方案具有突出的实质性特点，并在现有技术的基础上取得了显著的技术进步，解决了本领域长期未能解决的技术难题，充分体现了本发明的新颖性、创造性和实用性。与现有技术相比，本发明获得了以下有益效果本发明采用上述技术方案，炉冷过程车轮工件本体温度下降缓慢，从而延长了车轮有效去氢时间，在400°C700°C的温度范围内增加了1.5h以上，等温处理结束后车轮工件中的氢含量降低了0.3X10_6，降低最终处理后的车轮工件的氢含量，为抑制氢致裂纹的产生创造了更有利的条件；可以采用常规等温处理用的等温炉进行预热处理工序，不需新增设备，也不增大车轮制造过程的难度，控制生产成本；淬、回火处理前的原始组织的不均勻度增加，先共析铁素体量增加1.5%以上，珠光体片间距增加了0.1μm以上；最终处理后的车轮，轮辋强硬度指标水平相当，轮辋常温冲击功提高了5J以上，-20°C下的冲击功提高了3J以上。下面对本说明书各幅附图所表达的内容作简要说明图1为预热处理工序中，在等温炉内实际测定的温度变化曲线；图2为本发明的车轮工件等温处理后的铁素体一珠光体金相组织显微状态图(500X)；图3为对比例的车轮工件等温处理后的铁素体一珠光体金相组织显微状态图(500X)ο具体实施例方式下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式，作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。本发明涉及高碳钢车轮制造方法，其中，所述的高碳钢车轮的材料为0.60%0.63%的高碳碳素车轮钢。所述的高碳钢车轮制造方法，按工艺顺序，包括首先将碳含量在0.60%0.63%范围的C-Mn高碳钢车轮钢坯按照常规工艺，进行1270°C1290°C的高温加热工序；随后通过常规高温锻压轧制工序，锻成车轮工件；随后，增加预热处理工序，对车轮工件进行预处理，其工艺方法是将经过高温锻压轧制后的高碳钢车轮工件空冷至Al点以下，确切的讲为600°C650°C，接着对高碳钢车轮工件进行加热，加热温度为730°C750°C，加热时间为30min40min，使车轮轮辋发生部分奥氏体转变；随后将高碳钢车轮工件炉冷至600°C630°C后，进行550°C630°C的等温工序、830V850V的淬火加热工序、时间为200s士IOs的踏面淬火冷却工序、500°C士10°C的回火工序。以下是本发明为解决上述技术问题而提出的更详尽的技术方案首先将碳含量在0.60%0.63%范围的C-Mn高碳钢车轮钢坯按照常规工艺在12701290°C加热；随后通过常规高温锻压轧制成车轮工件；将工件空冷至Al点以下一定温度范围，具体地说，是在600°C650°C，采用红外测温仪对车轮轮辋温度进行检测，此时车轮本体已完成珠光体转变；然后将车轮工件放入等温炉内在730°C750°C进行加热，加热时间为30min40min，使车轮轮辋发生部分奥氏体转变；随后将车轮工件炉冷至600°C630°C，使车轮轮辋在较高的温度条件下重新发生珠光体转变，由于冷却速度缓慢，促进了先共析铁素体的析出，珠光体片间距增大，碳的偏聚程度增大，从而使铁素体_珠光体组织的不均勻度增加；随后对车轮工件按照常规工艺进行550°C630°C等温处理、830°C850°C淬火加热处理、200s士IOs踏面淬火冷却和540°C士10°C回火处理。这种不均勻度增大的原始组织重新奥氏体化时，必然降低奥氏体形核率，奥氏体均勻化过程中，碳需要长程扩散，造成奥氏体晶粒的长大速度减慢，奥氏体均勻性降低，因此，奥氏体稳定性降低，在淬火冷却过程中，会导致珠光体形核率提高，珠光体团尺寸减小，能够提高韧性，降低韧脆转变温度。下面以表1所示具体成分为例，通过实施例作进一步说明。表1高碳钢车轮工件化学成分(质量百分数)~~CSiMn~ΡS其余~0.62%~~0.30%0.79%0.019%0.005%WM~实施例一高碳钢车轮制造方法的工艺过程及技术参数为将表1所示成分的C-Mn高碳钢车轮钢坯按照常规工艺加热至1270°C1290°C；通过常规高温锻压轧制成高碳钢车轮工件；将工件空冷至Al点以下一定温度范围，红外测温仪检测到车轮轮辋表面温度为632°C，表明车轮本体已完成珠光体转变；将高碳钢车轮工件放入等温炉内，加热至730°C750°C，加热时间为30min，使车轮轮辋发生部分奥氏体转变；将高碳钢车轮工件炉冷至60(TC630°C，使车轮轮辋在较高的温度条件下发生珠光体转变，采用内窥视式高温测温系统对车轮本体温度变化情况进行了检测，结果见图1；对车轮工件按照常规工艺进行550°C630°C的等温处理、830°C850°C的淬火加热处理、200s士IOs的踏面淬火冷却和540°C士10°C的回火处理。等温处理后的车轮工件氢含量、组织状态参数定量结果见附表2，最终处理后的车轮工件机械性能见附表3。等温处理结束后的组织状态见图2。图3为对比例的车轮工件等温处理后的铁素体一珠光体金相组织显微状态图。表中对比例是指现有技术获得的技术参数。表2、本发明和对比例车轮工件等温处理后的氢含量和组织参数结果<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表3、本发明和对比例车轮工件轮辋最终处理后的机械性能结果<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>实施例二高碳钢车轮制造方法的工艺过程及技术参数为将表1所示成分的C-Mn高碳钢车轮钢坯按照常规工艺加热至1270°C1290°C；随后通过常规高温锻压轧制成高碳钢车轮工件；将工件空冷至A1点以下一定温度范围，红外测温仪检测到车轮轮辋表面温度为647°C，表明车轮本体已完成珠光体转变；然后将高碳钢车轮工件放入等温炉内，加热至730°C750°C，加热时间为40min，使车轮轮辋发生部分奥氏体转变；随后将高碳钢车轮工件炉冷至600°C630°C，使车轮轮辋在较高的温度条件下发生珠光体转变，采用内窥视式高温测温系统对车轮本体温度变化情况进行了检测，结果见图1；然后对车轮工件按照常规工艺进行550°C630°C的等温处理、830°C850°C的淬火加热处理、200s士10s的踏面淬火冷却和540°C士10°C的回火处理。等温处理后的车轮工件氢含量、组织状态参数定量结果见附表2，最终处理后的车轮工件机械性能见附表3。等温处理结束后的组织状态见图2。上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。权利要求一种高碳钢车轮制造方法，按工艺顺序，包括1270℃～1290℃的高温加热工序、锻压轧制工序、550℃～630℃的等温工序、830℃～850℃的淬火加热工序、时间为200s±10s的踏面淬火冷却工序、500℃±10℃的回火工序，其特征在于在所述的锻压轧制工序之后、等温工序之前，设置预热处理工序，其工艺方法是将经过高温锻压轧制后的高碳钢车轮工件空冷至A1点以下，接着对高碳钢车轮工件进行加热，加热温度为730℃～750℃，加热时间为30min～40min，使车轮轮辋发生部分奥氏体转变，随后将高碳钢车轮工件炉冷至600℃～630℃，然后进行等温工序。2.按照权利要求1所述的高碳钢车轮制造方法，其特征在于所述的高碳钢车轮的材料为0.60%0.63%的高碳碳素车轮钢。3.按照权利要求1所述的高碳钢车轮制造方法，其特征在于所述的经高温锻压轧制的高碳钢车轮工件空冷至Al点以下，是指在预热处理工序前应先将高碳钢车轮工件空冷至600°C650°C，此时高碳钢车轮轮辋已完成珠光体转变。4.按照权利要求1所述的高碳钢车轮制造方法，其特征在于按质量计，所述的高碳钢车轮的材料成分为C0.60%0.63%；Si0.25%0.35%；Mn0.75%0.85%;P彡0.025%；S(0.010%；其余微量。5.按照权利要求4所述的高碳钢车轮制造方法，其特征在于按质量计，所述的高碳钢车轮的材料成分为C0.62%；Si0.30%；Mn0.79%；P0.019%；S0.005%。全文摘要本发明公开了一种高碳钢车轮制造方法，在锻压轧制工序之后、等温工序之前，设置预热处理工序，其工艺方法是将经过高温锻压轧制后的高碳钢车轮工件空冷至600℃～650℃，接着对高碳钢车轮工件进行加热，加热温度为730℃～750℃，加热时间为30min～40min，使车轮轮辋发生部分奥氏体转变，随后将高碳钢车轮工件炉冷至600℃～630℃，进行等温工序。采用上述技术方案，降低氢含量，抑制氢致裂纹的产生，在保证高碳钢车轮工件的强度、硬度基本不变，显微组织仍为铁素体—珠光体的前提下，有效提高高碳钢车轮轮辋的冲击韧性，保证产品的使用安全。文档编号C22C38/04GK101818236SQ201010132548公开日2010年9月1日申请日期2010年3月22日优先权日2010年3月22日发明者张坤,李翔,江波,王世付,程德利,赵海,钟斌,陈刚申请人:马鞍山钢铁股份有限公司